23948sdkhjf

Forskargenombrott – tålig legering räddar framtida teknologier

| Av Redaktionen processnet.se | Tipsa redaktionen

Framtidens energisystem kräver legeringar som tål hög värme utan att korrodera. Forskare har nu nått ett genombrott.

Att utveckla legeringar som tål hög värme utan att korrodera är en nyckelutmaning inom många områden. Det gäller till exempel teknik för förnybar energi såsom ”grön” el från biomassa, fastoxid-bränsleceller och koncentrerad solenergi, liksom teknik för jetmotorer, petrokemi och materialbearbetning. Forskare på Chalmers har nått ett genombrott för förståelsen av hur korrosion går till i legeringar vid hög temperatur

Läs också: SCA redovisar klimatpåverkan

Alla metaller som används vid hög temperatur reagerar spontant med omgivningen och bildar till exempel oxider, karbider och nitrider. Om de reaktionerna fortgår obehindrat så korroderar materialet mycket snabbt sönder. Därför innehåller alla högtemperaturlegeringar vissa element, särskilt krom och aluminium, som bildar skyddande skikt av kromoxid respektive aluminiumoxid på ytan.

Dessa skyddande ”oxidskal” växer långsamt och spelar en avgörande roll genom att förhindra att metallerna korroderar sönder. Därför handlar all forskning om högtemperaturkorrosion om hur dessa skyddande oxidskal bildas, hur de tillväxer och hur och varför de ibland inte förmår skydda metallen.

Artikeln som publicerats i Nature Materials besvarar två klassiska frågeställningar inom området. Den ena gäller de mycket små tillsatser av så kallade reaktiva element (RE) – ofta yttrium och zirkonium – som finns i alla högtemperaturlegeringar. Den andra frågeställningen handlar om vattenångans roll.

– Legeringarnas prestanda förbättras oerhört när man tillsätter reaktiva element, säger Nooshin Mortazavi, fysikforskare på Chalmers och försteförfattare till artikeln. Men varför det är så har ingen hittills kunnat visa i detalj. Man har heller inte riktigt förstått vattenångans roll, som alltid är närvarande i miljön. Vår artikel presenterar ett helt nytt koncept för att förstå dessa två centrala frågor om det skyddande oxidskalet.

Läs också: Tryckluftsprocess lagrar förnybar energi

Forskarna visar att de reaktiva elementens roll och vattnets betydelse är sammanlänkade. Närvaron av yttriumoxid gör att aluminiumoxid till en början blir genomsläpplig för vatten, och kombinationen av yttriumoxid och vattenånga ger därmed ett snabbväxande skikt av nanokristallin aluminiumoxid som efterhand omvandlas till ett skyddande aluminiumoxidskal.

– Artikeln ifrågasätter flera etablerade ”sanningar” inom korrosionsvetenskapen, och ger en ny förståelse som öppnar upp för nya forskningsidéer och strategier för att utveckla bättre legeringar, säger medförfattaren Lars-Gunnar Johansson, professor i oorganisk kemi och föreståndare för Kompetenscentrum för högtemperaturkorrosion (HTC) på Chalmers.

– Alla inom högtemperaturbranschen har väntat på den här upptäckten, säger Nooshin Mortazavi. Den innebär ett paradigmskifte inom forskningsfältet, i och med att vi etablerar nya principer för att förstå nedbrytningsmekanismerna för en hel materialklass.

Chalmersforskarna presenterar dessutom en ny idé för att öka tåligheten hos legeringar inom befintliga tillverkningssystem. De har upptäckt att RE-tillsatserna i de undersökta legeringarna förekommer som oxid-nanopartiklar och att partiklarnas storleksfördelning är kritisk. Alltför stora RE-partiklar orsakar sprickor i det skyddande aluminiumoxidskiktet, så att korrosiva gaser läcker in till legeringen som snabbt korroderar. Forskarna visar att det går att skapa ett mer skyddande oxidskal genom att reglera RE-partiklarnas storleksfördelning.

Läs mer i nästa pappersutgåva av Process Nordic

Håll dig uppdaterad med Process Nordic
Är du prenumerant? Bli prenumerant

Med en prenumeration får du obegränsad tillgång till webbtidningen. Läs webbtidningen online.

Kommentarer (0)
Startsidan just nu

Ny CFO inom Preem

400 kan få gå från bruket

”Bränsleceller - en teknologi vi inte kan vara utan”

Lanserar hållbar acetaldehyd

Stopp hos Nynas raffinaderi

Samarbete kring Industri 4.0

Nyhetsbrev

Första 5G-nätverket för industrin invigt

Arkiv

Nästa steg mot bioraff

OK för sexvärt krom

Kamera hjälper robot samverka

Stopp i Finland ger jobb i Sverige

Bläckfisk hjälper gruvrobot

Farligt avfall ska rapporteras digitalt

Med syfte att förbättra spårbarheten kommer, från juli nästa år, ett krav på inrapportering av uppgifter farligt avfall att behöva göras i en ny digital lösning.

Säkerheten hos LKAB:s dammar ifrågasätts

Utvinna sällsynta jordartsmetaller ur avfall

Huawei vill satsa på cybersäkerhet

Allt mer jämställt i gruvan

Arbetsplatsolycka hos Billerud Korsnäs

Ny vindkraft i Öresund

Satsar på kontor i Norge

Första spadtaget för reningsanläggning

Cyberkrig – nu ska Sverige försvara sig

Debatt - ”Sverige kan bli ett föregångsland gällande miljövänlig utvinning av attraktiva mineraler"

Fazer gör 400-miljonersinvestering med havre som råvara

Firar 80 år trådlöst

Sök pengar för framtidens automationslösningar

Stora Enso bäst på mångfald

1

Var hon jävig?

Drönarbaserad läcksökning

Toppchef lämnar Södra

Biokolanläggning invigd

Hur utnyttjar vi livsmedelsindustrins avfall?

Två intresseföreningar blir en

Nu är utsläppssiffrorna rättade

Så är förtroendet för kärnkraften

AH Automation tar hem en rekordaffär

Se alla Företagens egna nyheter

Besök JUMO på Hannovermässan 1-5 april 2019

FANUC’s 450 tons helelektriska formspruta kommer till Europa

Nyhet från Watson-Marlow Fluid Technology Group

Robust optisk överföring i populär kontakdonsfamilj

Träffa AxFlow på Euro Expo Skellefteå 20-21 mars 2019

RS Components och AVX ingår globalt partnerskap för distribution

Webinar: Integrated Architecture Builder

DesignSpark, forumet för utvecklare och konstruktörer, har nu mer än 750 000 medlemmar

RS Components presenterar industriella frekvensomvandlare från Rexroth för automationsindustrin

RS Components lanserar banbrytande arbiträr funktionsgenerator från Tektronix

Cirkulära kontaktdon uppfyller senaste medicinska IEC 60601-1-krav

FANUC´s partner ACG kinna Automatic ställer ut på hemtextilmässa i Tyskland- med goda resultat

RS Components tecknar ett franchiseavtal med CTS för distribution av elektroniska komponenter

Säg hej till vår nya Cobot Cr-15iA på Industrimässorna

Kollaborativa robotar – här för att stanna

Beckhoff Automation och Knightec inleder samarbete kring Industri 4.0

Träffa Lindh Automation på industrimässorna Malmö 6-7 Februari

En gängad axel i olika utföranden låser ODU-MAC serien säkert och ergonomiskt

Elektropneumatisk tryckregulator för optimal kontroll

IndustriMässan i Småland - Kalmar 6-7 februari 2019

RS Components presenterar kraftfulla motordrivkretsanalysatorer med flera f...

Säkerhet för människa och maskin

ProMesh - Unika Switchar frå Indu-Sol

Träffa AxFlow på Euro Expo Västerås 23-24 januari

SmartLight-indikeringsenhet för tydliga uppgifter från produktionen

Sänd till en kollega

0.117